Handreichung

Handreichung Biogasgewinnung und -nutzung
2.4 Ursachen für Prozessstörungen
2.4.1 Temperatur
Im praktischen Betrieb von Biogasanlagen gibt es
viele Ursachen, warum es zu einem Abfall der
Prozesstemperatur kommen kann. Der Heizung des
Fermenters kommt gerade bei den gemäßigten Temperaturen
in Deutschland eine zentrale Bedeutung zu
und bei einem Ausfall kann die Gärtemperatur relativ
schnell um mehrere Grad abfallen. Dabei muss nicht
unbedingt die Heizung an sich defekt sein, was das
folgende Szenario zeigt.
Durch Ausfall des BHKW fehlt nach einiger Zeit
die nötige Abwärme für die Fermenterheizung. Der
Temperaturabfall hemmt die Aktivität der Methanbakterien,
da sie nur in einem engen Temperaturfenster
überleben /2-3/. Die Bakterien der Hydrolyse
und Acidogenese sind in dieser Hinsicht weniger spezialisiert
und können auch bei einem Temperaturabfall
zunächst überleben. Dadurch kommt es aber zu
einer Anreicherung der Säuren im Fermenter, vor
allem wenn die Substratzufuhr nicht rechtzeitig
gedrosselt oder ausgesetzt wird.
In einem solchen Fall kommt zu der schon vorhandenen
Temperaturhemmung auch noch ein Abfall des
pH-Wertes mit einer Versäuerung des gesamten Prozesses.
Aber auch die Zugabe großer Mengen nicht
vorgewärmten Substrates oder eine ungenügende
Beheizung des Fermenters z.B. durch Ausfall der
Temperatursensoren können einen Abfall der
Fermentertemperatur zur Folge haben. Deswegen ist
eine regelmäßige Kontrolle der Gärtemperatur von
großer Wichtigkeit für einen erfolgreichen Anlagenbetrieb.
2.4.2 Ammoniakbildung (NH 3 )
Wie schon in Kapitel 2.2.5 erläutert wurde, steht die
Bildung von Ammoniak in enger Beziehung zu dem
vorherrschenden pH-Wert in der Lösung. Das Gleichgewicht
zwischen Ammonium (NH 4 ) und Ammoniak
(NH 3 ) wird dabei mit steigendem pH-Wert zugunsten
des Ammoniak verschoben /2-11/. Darüber hinaus
nimmt die Hemmwirkung des Ammoniaks mit steigender
Temperatur zu, was sich insbesondere auf
thermophil betriebene Biogasanlagen auswirkt (vgl.
Abb. 2-2).
Aber auch die Wahl der Substrate wirkt sich auf
die Ammoniakbildung aus, vor allem durch Vergärung
von Substraten mit hohem Eiweißgehalt wird
vermehrt Ammoniumstickstoff freigesetzt /2-7/.
Dissoziationsgleichgewicht NH 3 /NH 4 -N
Hemmung der Methanbildung aus
Essigsäure durch NH 3
undiss. NH 3 [%] NH 4 -N [%]
10,0
90,0
100
1,0
99,0
75
T=38°C
0,1
99,9
50
25
T=30°C
0,01
6,0
7,0 8,0
99,99
0 20 40 60 80
pH - Wert
mg/l NH 3 -N
Abb. 2-2: Hemmung der Methanbildung aus Essigsäure durch NH 3 (nach /2-11/)
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